Способы очистки вентиляционных выбросов

Обзор методов очистки выбросов от органических веществ

Наряду с абсорбционно-биохимическими установками АБХУ для очистки вентиляционного воздуха от органических веществ могут применятся следующие методы:

Метод термического окисления, или прямого термического сжигания

Основан на способности большинства органических соединений (при концентрации не ниже 12-15 мг/м3) диссоциировать при температурах 600-1200 °С и, взаимодействуя с кислородом, содержащемся в сжигаемых газах, образовывать двуокись углерода и водяные пары. Метод не требует высокой степени обеспыливания газов.

Недостатки термического окисления:

• при сгорании топлива (особенно при несоблюдении при этом температурных режимов), образуются токсичные бенз(а)пирен и окислы азота;
• степень превращения органических соединений 97-99% достигается при температурах 1000 °С, что требует значительных затрат энергии.

По этим причинам метод термического окисления не получил широкого распространения в литейном производстве. Наиболее известно дожигание образующихся при горячем плакировании газов на установке «Maksei-250» и аналогичной отечественной установке мод. 15711М. Дожигание применяется также в установке терморегенерации фирмы Centrozap (Польша).

Термокаталитический метод

Суть термокаталитического метода заключается в деструкции и окислении органических веществ кислородом воздуха (до 10 г/м3) при повышенных температурах в присутствии катализатора в реакторах. В этих реакторах вентиляционные выбросы предварительно нагреваются в рекуператоре очищенными газами и поступают в подогреватель. Нагретые до температуры, при которой осуществляется реакция, газы проходят через слой катализатора и очищаются. При использовании катализаторов температура, по сравнению с термическим методом, может быть снижена до 250-450 0С, при этом температура очищаемого воздуха повышается эквивалентно величине теплового эффекта реакции окисления. Достаточно высокое содержании токсичных соединений при использовании термокаталитического метода позволяет проводить процесс очистки автотермично (без дополнительного подвода теплоты).

Недостатки термокаталитического метода:

• дополнительные затраты энергии (топлива) на подогрев очищаемого потока при низких концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах;
• выброс горячего газа после рекуперации тепла в атмосферу;
• значительные капитальные и текущие затраты на эксплуатацию вследствие высоких металло- и энергоемкости оборудования;
• необходимость тщательной очистки газов от взвешенных и смолистых веществ;
• правильный выбор катализатора, его устойчивость к каталитическим ядам, механическая прочность, низкая стоимость, возможность регенерации;
• каталитическое окисление аммиака приводит к образованию токсичных окислов азота, сернистые соединения являются ядом для большинства катализаторов, а попадание частиц пыли и паров воды снижает их активность.

Для очистки вентиляционных выбросов от фенола и формальдегида созданы различные реакторы, основанные на термокаталитическом методе: ТКРВ (1,6-250 тыс. м3/ч) Дзержинского филиала НИИОГаза; ТКР Киевского института газа АН Украины (установлены на Киевском комбинате «Рядяньска Украина» и ПО «Укрпластик»).

Методы адсорбции

Метод адсорбции основан на поглощении токсичных веществ твердыми сорбентами, химическими реагентами или специальными составами. Благодаря своей ультрамикроскопической структуре адсорбент может выборочно извлекать газовых компонентов и удерживать их на своей поверхности в больших концентрациях. Метод адсорбции особенно перспективен в тех случаях, когда подвергаются обработке большие объемы загрязненного воздуха. Применение метода адсорбции снижает эксплуатационные расходы за счет удаления основной доли токсичных продуктов при комнатной температуре.

Как правило, установки промышленной адсорбции выпускаются периодического действия, т.е. в них период адсорбции чередуется с периодом регенерации или замены адсорбента

Недостатки адсорбции:

• необходимость тщательной очистки газов от взвешенных и смолистых веществ;
• правильный подбор адсорбента, его физико-химические свойства, сложный процесс регенерации, зависимость от концентрации очищаемых газов, температуры и влажности процесса;
• при регенерации адсорбента адсорбционно-окислительным методом в окружающую среду выделяются вредные вещества;
• необходимость утилизации отработанного адсорбента;
• невозможность очистки газов от окиси углерода и аммиака.

Обезвреживание этим способом при наличии смолистых составляющих возможно путем использования абсорбента, обладающего свойствами катализатора. Технологическая установка производительностью 6000 м3/ч очистки отходящих газов адсорбционно-каталитическим методом от фенола разработана Госпластпроектом совместно с ИФК АН Украины и внедрена на Вильнюсском заводе пластмассовых изделий «Пласта».

Методы сухой биологической очистки газов

Заключаются в нейтрализации токсичных продуктов при прохождении загрязненного воздуха через систему полок, покрытых слоем слегка увлажненной биологической массы.

Недостатки метода сухой биологической очистки:

• необходимость предварительной очистки газов от смолистых и взвешенных веществ;
• затрудненное сохранение жизнедеятельности микроорганизмов в реальных условиях периодической эксплуатации газоочистного оборудования.
• значительные габариты установки сухой биологической очистки.

Установка, разработанная Дзержинским филиалом НИИОгаз производительностью 280 тыс. м3/ч осуществляет очистку по методу сухой биологической очистки, эксплуатируется на Волгодонском лесоперевалочном комбинате. Очищаемые газы содержат 2-3 мг/м3 фенола, что значительно ниже его содержания и других токсичных газов в литейных вентиляционных выбросах. Описанная установка может быть использована после дополнительной доработки.

Установки сухой биологической очистки внедряются в настоящее время в Германии. Большой интерес представляет опыт фирмы «Arasin» (Германия) по очистке литейных вентиляционных выбросов от заливочных участков в биологических фильтрах и установках адсорбционной и комбинированной биоадсорбционной очистки.

Конденсационный метод

Использование принудительной конденсации отходящих газов известен давно, однако применяется он достаточно редко. Специалистами УП «Промышленные экологические системы» г. Минск разработан метод локализации газовыделений непосредственно из оснастки в процессе отверждения стержня с последующим улавливанием вредных веществ в малогабаритных аппаратах (барботажных конденсаторах). Данная технология внедрена на ОАО «АвтоВАЗ» г. Тольятти, ОАО ЧАЗ г. Чебоксары для изготовления стержней в нагреваемой оснастке.

Абсорбционный метод

Сущность абсорбционной очистки заключается в поглощении газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами). К достоинствам абсорбционного метода можно отнести высокую эффективность извлечения улавливаемых веществ в широком диапазоне концентраций, непрерывность процесса при условии регенерации абсорбента, возможность очистки газового потока, как от твердых взвешенных веществ, так и парогазовых составляющих, относительная простота аппаратурного оформления.

При абсорбционном методе химическими реагентами возникают следующие проблемы:

• приготовления и точной дозировки реагентов-окислителей, пропорционально концентрации примесей в очищаемых газах;
• удаления отработанного абсорбционного раствора;
• защиты оборудования от коррозии .

Абсорбционный метод можно использовать для очистки вентиляционных выбросов от вредных органических веществ, выделяющихся от литейного оборудования, при условии правильного подбора абсорбента и наличии технологии его регенерации.

Химический метод

Способ химической очистки (химический метод) заключается в обработке растворов, содержащих органические вещества, специальными реагентами. В результате обработки образуются новые нетоксичные вещества, которые могут быть использованы как сырье для дальнейшего применения в смежных производствах или быть захоронены на свалках.

Начиная с середины 80-х годов для реализации химического метода широкое распространение получили скрубберы вследствие развития процессов изготовления стержней, получаемых с использованием газообразных и жидких отвердителей (в ненагреваемой оснастке – Cold-Box-процессы). В этих случаях необходима нейтрализация катализатора, особенно после продувки, поэтому каждая современная стержневая машина требует оснащения системой газоочистки.

При очистке аминосодержащих газов химическим методом образуется 20-50 л/ч жидких отходов. Полученный концентрат возможно возвращать для обработки с целью выделения и регенерации амина в централизованной установке, однако данный механизм в странах СНГ пока не реализован. Современные кислотные скрубберы позволяют получать концентрацию сульфатов в пределах 500-700 г/л, что соответствует

300-420 г амина/л отработанного раствора.

К достоинствам химического метода можно отнести возможность очистки стоков с неограниченной концентрацией и с достаточно высокой степенью очистки, к недостаткам — значительный расход химреактивов (кислоты и щелочи) сложность и низкую рентабельность технологического процесса, образование стоков с высоким солесодержанием, что требует их обильного разбавления перед сбросом в канализацию.

Мокрый биологический метод

Сущность биологического метода заключается в способности микроорганизмов использовать в качестве питательной среды и источников энергии растворенные в воде органические и неорганические соединения. К достоинствам биологического метода можно отнести низкие капитальные и эксплуатационные затраты, высокую эффективность очистки в широком интервале химического состава и концентраций органики, простоту, надежность и экологическую безопасность процесса. Подробная информация о мокром биологическом методе приведена здесь

Газоразрядный метод

Основан на окислении молекул органических соединений озоном высокой концентрации.

Достоинствами газоразрядного метода являются малые габаритные размеры установки, широкий качественный и количественный состав выбросов.

К недостаткам газоразрядного метода можно отнести :

— необходимость предварительной очистки вентиляционного воздуха от взвешенных пылевых и аэрозольных частиц, смолистых веществ;

— необходимость установки каталитического блока для доокисления органики и нейтрализации избытка озона;

— ограничения по максимальной влажности очищаемого воздуха;

— ограниченный срок службы газоразрядных ячеек и их высокая стоимость.

Фотокаталитический метод.

Сущность метода состоит в окислении веществ на поверхности катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения с длиной волны более 300 нм.

Использование фотокаталитического метода известно с конца прошлого века, в промышленной очистке вентиляционного воздуха применяется достаточно редко.

Основным недостатком является низкая производительность установок, работающих по принципу фотокаталитического метода.

Источник

Способы очистки вентиляционных выбросов

Очистка вентиляционных и технологических выбросов от пыли, газов, дыма и запахов

Компания АРСЕНАЛ предлагает к рассмотрению принципы, методы, установки, аппараты и системы для такого нетривиального процесса как очистка вентиляционных и технологических выбросов от пыли, запахов, газов (сернистых, азотистых и иных соединений), а также дымовых выбросов и содержащихся в них твердых фракций.

Промышленная вентиляция

Прежде чем мы разберем типы вентиляционных эмиссий, следует освежить в памяти само понятие индустриальной вентиляции.

Промышленная вентиляция (лат. Ventilo, Ventulus – легкий ветерок) – это механическое перемещение газовоздушной среды от источника загрязнения по естественному, фундаментальному закону сохранения энергии (из зоны повышенного давления в зону пониженного).

Сопряженный термин «аспирация» описывает не просто движение воздухопотока, но также его предшествующий отсос от места пыления / загрязнения.

В самом общем приложении под вентиляцией понимается замена воздуха чистым приточным потоком из внешнего воздушного бассейна; напорное же вентилирование подразумевает использование нагнетающих вентиляторов / насосов, ускоряющих процесс перетечения газовоздушного объема из одного места в другое.

Под «вентиляцией» нередко подразумевается не только сам процесс движения газовоздушных масс, но и вся воздухоочистная инфраструктура: воздуховоды, заборные зонты / короба, решетки / жалюзи, а также фильтры, аппараты и системы для кондиционирования цехов и очистки технологических выбросов от пыли, газов, дыма и / или иных поллютантов.

Типы вентиляционных выбросов и их особенности

Все без исключения промышленные предприятия генерируют – помимо полезной продукции – значительные количества нежелательных выбросов, которые могут навредить как рабочему персоналу, так и окружающей среде.

Сгруппируем в список природу поллютантов и соответствующие им типы промышленности:

1. Пыль– твердые механические частицы малой дисперсности. Основные генераторы таких выбросов – предприятия, осуществляющие механообработку: резка, пиление, грохочение, элевация и транспорт породы (руды), сверление, фрезерование, шлифовка, полировка и иные воздействия на объекты / заготовки из древесины, камня (минералов), металла, полимеров, стекла и других материалов.
2. Дымовые выбросы– комплексный, неделимый конгломерат горячих – часто токсичных – газов и ультрамикродисперсной механики. Когда говорят о фильтрации дыма, то, как правило, имеют в виду одновременную очистку воздуха от дымовых газов и твердых фракций. Главные поставщики дыма – энергетический сектор (ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, котельные), металлургия, нефтехимия, производство строительных смесей, асфальтобетонные и битумные заводы.
3. Аэрозоли(туманы) – мелкодисперсные частицы жидкости, (обычно не изолированы и идут в составе пылевых, газовых и дымовых выбросов). Основные источники аэрозольных эмиссий – покрасочные камеры и боксы, варочные цеха, химическая, фармацевтическая промышленность, производство, хранение и транспорт углеводородов и ЛОС, а также те сферы, где жидкие среды подвергаются сильному механическому и / или термическому воздействию.
4. Неприятные и едкие запахи– в большинстве случаев это один или несколько пахучих газовых, аэрозольных или дымовых компонентов. Источниками неприятных запахов могут являться почти все индустриальные отрасли – от химии (аммиак, эфиры, кислоты, щелочи) и нефтехимии (меркаптаны) до АБЗ (пары мазута) и цветной металлургии (едкие дымы с фторидами, хлоридами, продуктами сгорания присадок, флюсов и т.д.).

Очистка вентиляционных выбросов от сернистых соединений

В рамках данной страницы следует заострить внимание на сероочистке (обессеривании) технологических эмиссий.

Сера, являющаяся 6-ым по объему элементом на Земле, присутствует практически во всех материалах, рудах, ископаемых, нефти, газе и их производных, поэтому вентвыбросы почти всех индустрий, вовлеченных в термическую и / или химическую переработку материалов, содержат высокотоксичные соединения серы, (а также, почти всегда, производные азота).

Многие S-соединения не только токсичны, но и химически активны. Так, один из основных дымовых компонентов – диоксид серы SO₂ – вступает в реакцию с атмосферной влагой, образуя серную кислоту, которая затем выпадает с осадками. Чрезвычайно вредна двуокись серы и при прямом вдыхании. Сильный коррозионный агент.

Вентфильтрация сернистых компонентов газопотока проводится с учетом того, как именно представлен халькоген в выбросах (оксиды, меркаптаны, тиолы, скатолы и т. д.) и какие сопутствующие загрязнители идут вместе с серными.

В подавляющем большинстве случаев подразумевается очистка воздуха от газообразного сернистого ангидрида SO₂, идущего в составе горячих дымовых выбросов наряду с двуокисью азота NO₂, хлороводородом, сероводородом и другими «традиционными» составляющими дыма.

Наиболее рациональным подходом к десульфуризации вентиляционных технологических выбросов является установка мокрого пылегазоуловителя, который, в зависимости от концентрации сопутствующих твердых фракций (золы, сажи, пепла, пыли) может быть представлен скруббером (пылегазоуловителем Вентури, пенным или скруббером с подвижным слоем) или абсорбером (химическим газоочистителем насадочного типа).

В некоторых случаях, например, при нейтрализации сероводорода, меркаптанов и других сернистых соединений высочайшую эффективность демонстрируют сухие адсорбционные / угольные фильтры (при условии, что обрабатываемый газопоток имеет умеренную влажность и не содержит значимых количеств пыли).

Очистка вентиляционных выбросов от дымовых газов и механических фракций

Дымовые выбросы сопутствуют многим производственным сферам, имеющим дело с сильным нагревом, термическим разложением (пиролизом) или сжиганием органических топлив (бензина, керосина, кокса, угля, мазута, антрацита, природного газа).

«Приятной» особенностью практически всех дымов, (за исключением таковых после сжигания мусора / ТБО / ТКО / медотходов), является относительное постоянство их состава. В тех или иных пропорциях дымы содержат:

• Диоксид серы– токсин, кислый газ;
• Двуокись азота(нейротоксин);
• Хлороводород(аэрозоль соляной кислоты) – ирритант, коррозионный агент;
• Сероводород– кислый газ, биоцид;
• Кетоны, альдегиды(формальдегид), остаточные количества эфиров, спиртов, минорных углеводородов;
• Ртуть, кадмий, мышьяк, свинец – кумулятивные яды;
• Механическая пыль, пепел, сажа, зола, копоть.

Несмотря на серьезную опасность каждого из компонентов, современные системы и аппараты для фильтрации дымовых вентвыбросов позволяют практически полностью обеззараживать любые дымовые потоки.

Преимущества мокрых вентиляционных дымоочистителей

Наибольшую результативность в обезвреживании пыледымовых потоков демонстрируют мокрые дымоочистители на базе скрубберных и абсорбционных агрегатов, и вот почему.

• Мокрые пылегазоуловители обеспечивают охлаждение горячей среды, что зачастую является обязательным требованием Заказчика;
• Влажный принцип дымоочистки гарантирует максимальную безопасность обработки пылегазодымовых сред, склонных к самовоспламенениюи / или детонации;
• Широчайший спектр недорогих абсорбентов, (большинство из которых могут быть приготовлены прямо на промышленном предприятии), позволяет эффективно обезвреживать даже наиболее токсичные дымовые вентвыбросы;
• Одновременное улавливание газов, (включая кислые и дурнопахнущие), аэрозолей и твердых фракций – работа в качестве золоуловителя;
• Правильный подбор жидкого сорбента делает возможным получать в качестве побочного продукта ценные шламы, которые в дальнейшем могут быть выгодно использованы или экономически утилизированы.

В зависимости от природы и химической структуры выбросов ≈ 100% эффективность могут демонстрировать барботажные абсорберы (общее назначение), скрубберы Вентури (присутствие в потоке значительных количеств маслянистых, вязких, липких веществ), скрубберы с псевдоожиженным слоем (сложные дымопотоки экстремальных концентраций), насадочные абсорберы (дымы высокой токсичности / химической активности).

Дезодорация технологических вентвыбросов

Что касается очистки вентиляционных выбросов от запахов, то тут возможно использование как сухих, так и мокрых фильтров – зависит от источника дурнопахнущих соединений.

Если причиной запаха является газ или ультрамикродисперсный аэрозоль (жидкий или сухой) – максимальную эффективность в деодорации показывают угольные фильтры, которые по принципу молекулярного сита фиксируют в адсорбенте (актикарбоне, цеолите или синтетическом пористом полимере) пахучие молекулы или микрочастицы

На рынке представлено множество специализированных адсорбентов, специально предназначенных для тех или иных соединений – сероводород, меркаптаны, аммиак, тиолы, азотистые соединения, альдегиды, эфиры, спирты, топливные пары, диоксины, фураны и др.

Если же запах идет в составе сложной среды, для его уничтожения требуется комплексный подход по одновременной нейтрализации всего спектра загрязнителей. Для этого лучше всего подходят аппараты мокрой газоочистки (см. таблицу ниже).

Очистка технологических и вентиляционных выбросов от пыли

Индустриальное обеспыливание – довольно неоднозначное понятие, потому что под пылью понимаются любые механические частицы размера от дробных долей микрометра до 0,05 мм.

Более того, само слово «пыль» не описывает ее структуру, природу, концентрацию, температуру, химическую активность и иные важные свойства.

Между тем, чтобы результативно очистить вентиляционные воздушные выбросы от пылевых включений, нужно знать все вышеперечисленные параметры – это критически важно для правильного обоснования выбора фильтрационного аппарата, который покажет максимальную эффективность в конкретных производственных условиях.

Для удобства сведем в таблицу все типы сухих и мокрых пылеуловителей / пылегазоуловителей и для каждого укажем те сферы производственной деятельности, в которых эти аппараты и системы на их базе проявляют себя с максимальной отдачей.

_{Пояснения и легенда: для перехода на страницы, посвященные каждому типу пылеосадителей, пожалуйста, кликайте по соответствующим ссылкам в левой колонке таблицы. Темно-синим цветом обозначены мокрые фильтры, песочным цветом – сухие.}

Тип пылеуловителя / газопылеуловителя

Назначение и краткие комментарии

Первичная очистка воздуха от средней и крупной пыли, стружки. Грубая механическая обработка материалов. Мы не рекомендует использовать циклоны для дымоочистки и золоулавливания

Рукавный фильтр ФРИП (фильтр рукавный с импульсной продувкой)

Тонкая очистка воздуха от сухой неслипающейся пыли. Дисперсность улавливаемых частиц 0,5-1 мкм. Технологические операции – шлифовка, полировка, грохочение, транспортировка, перевалка сухого сырья, производство строительных смесей и материалов, механообработка. Импульсная регенерация рукавов обеспечивает быструю и эффективную очистку фильтр-мешков от оседающей пыли

Полый мокрый циклон

Более высокий КПД очистки технологических выбросов, чем у сухого циклона, за счет включения в конструкцию оросительного блока. Общее назначение. При заправке активного абсорбента возможна обработка химически реакционных пылей, дымовых включений, аэрозолей

Инжекторный скоростной турбулентный пылеуловитель Вентури показывает исключительную эффективность как в общих приложениях, так и в фильтрации мокрых, липких, вязких, цементирующихся веществ. Высокоэффективен в захвате дымовых газов (вкупе с золой, сажей и копотью)

Универсальный барботажный фильтр для широкого спектра задач по удалению мелкодисперсной пыли любой природы, в том числе, химически активной. Идеальный выбор для нейтрализации дымовых компонентов и печных газов

Скруббер с кипящей насадкой

Пылегазоуловитель с подвижным слоем создан для наиболее тяжелых условий в плане улавливания сильнозапыленных сред, в том числе, обильно загрязненных химическими компонентами. Способен к непрерывному самоочищению за счет наличия в рабочей камере массива полых, хаотично двигающихся (кипящих) шаров, создающих зону псевдоожижения.

Насадочный абсорбер широко применяется в тех отраслях, где идет выброс наиболее активных и опасных веществ: химическая промышленность, нефтехимия, фармацевтика, полимерная отрасль, гальваника, ЦБК. Не являющийся пылеуловителем в традиционном понимании данного термина, абсорбер со стационарной насадкой, тем не менее, способен на результативный захват мягких и / или ультрамикродисперсных пылевых включений, особенно, таковых с особой токсичностью

Характеристики и преимущества промышленных вентфильтров

Все промышленные аппараты и системы очистки вентвыбросов, выгодно отличаются от продукции конкурентов нижеследующим перечнем преимуществ:

• КПД фильтрации нежелательных примесей газовоздушных сред с включениями твердой фракции с дисперсностью от 0,5 мкм≈ 99%;
• Обеззараживание токсичных, биологически опасных веществ, ирритантов, мутагенов, канцерогенов, тератогенов ≈ 99%;
• Производительность фильтров – от десятков единицдо сотен тысяч кубометров загрязненной среды в час;
• Температура обрабатываемых потоков – до +900градусов Цельсия;
• Богатая комплектация поставки – непосредственно фильтр (скруббер, абсорбер, фильтр ФРИП, адсорбер, циклон), газоходы / воздуховоды, насосы, вентиляторы, оборотные емкости (для мокрых аппаратов), пылесборники (шламосборники), системы выгрузки фильтрата / шлама / пульпы, электрокоммутационное оборудование, системы мониторинга, управления и автоматизации, обслуживающие конструкции;
• Любые сферы промышленности – деревообрабатывающие производства, металлургия, химия, нефтехимия, очистные сооружения, пищепром, энергетическая отрасль, швейные и текстильные фабрики, ЦБК, гальваника и др.;
• Низкое пневматическое (для сухих аппаратов) и пневмогидравлическое (для мокрых) сопротивление;

Всё воздухоочистное оборудование входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ).

Источник